CN102809935A - 用于告警可视化的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于告警可视化的系统和方法。本发明所述的实施例包括系统和方法。在一个实施例中，工业过程控制系统(10)包括配置成耦合到现场装置(38，40，42，44)的控制器(26，27)。工业过程控制系统(10)还包括配置成耦合到控制器(26，27)的报警查看器(80)。报警查看器(80)包括用户界面控制。控制器(26，27)配置成按照第一协议从现场装置(38，40，42，44)接收告警信息，而按照第二协议将告警信息传递给报警查看器(80)，并且报警查看器(80)配置成经由用户界面控制来呈现告警信息的第一告警指示。

Description

用于告警可视化的系统和方法
技术领域
本文所公开的主题涉及信息的视觉呈现，更具体来说，涉及告警的可视化。
背景技术
诸如工业控制系统之类的某些系统可提供实现诸如传感器、泵、阀门等的各种类型的装置中的计算机指令的执行的控制能力。例如，通信总线可用于对各种装置发送和接收信号。各装置可发出与装置状况和控制逻辑相关的告警。但是，来自不同制造商的各种类型的装置可通过通信总线进行通信。相应地，可视化与这多个装置相关的告警会是复杂且低效的。
发明内容
下面概述范围与最初要求保护的本发明相称的某些实施例。这些实施例不是意在限制要求保护的本发明的范围，这些实施例而是仅预计提供本发明的可能形式的概述。实际上，本发明可包含可与下面提出的实施例相似或不同的各种形式。
在第一实施例中，工业过程控制系统包括配置成耦合到现场装置的控制器。工业过程控制系统还包括配置成耦合到控制器的报警查看器。报警查看器包括用户界面控制。控制器配置成按照第一协议从现场装置接收告警信息，而按照第二协议将告警信息传递给报警查看器，并且报警查看器配置成经由用户界面控制来呈现告警信息的第一告警指示。
在第二实施例中，一种方法包括经由工业控制系统的控制器按照第一协议从现场装置收集告警。该方法还包括经由工业控制系统的控制器按照第二协议将告警转移给告警查看器。第一协议不同于第二协议。该方法还包括经由告警查看器的用户界面控制向用户提供一个或多个告警指示。
在第三实施例中，提供一种包括可执行代码的非暂时有形计算机可读介质。可执行代码包括用于经由工业控制系统的控制器按照第一协议从现场装置收集告警的指令。可执行代码还包括用于经由工业控制系统的控制器按照第二协议将告警转移给告警查看器的指令。第一协议不同于第二协议。可执行代码还包括用于经由告警查看器的用户界面控制向用户提供一个或多个告警指示的指令。
附图说明
通过参照附图阅读以下详细描述，将会更好地理解本发明的这些及其它特征、方面和优点，附图中，相似符号在附图中通篇表示相似部件，附图包括：
图1是包括通信总线的工业控制系统的实施例的示意图；
图2是包括图1的工业控制系统的各种部件的实施例的框图；
图3是用于收集和转移告警信息的过程的实施例的流程图；
图4是现场总线过程和报警过程的实施例的信息流程图；
图5示出图1的工业控制系统的用户界面中显示的告警图标的实施例；
图6是图1的工业控制系统的用户界面中显示的树视图控制的实施例的屏幕视图；
图7是图1的工业控制系统的用户界面中显示的树视图控制的实施例的屏幕视图；以及
图8是图1的工业控制系统的用户界面中显示的列表控制的实施例的屏幕视图。
具体实施方式
下面将描述本发明的一个或多个具体实施例。在提供这些实施例的简要描述的过程中，本说明书中可能没有描述实际实现的所有特征。应当理解，在任何这种实际实现的开发中，如同任何工程或设计项目中那样，必须进行许多实现特定的判定以便实现开发人员的特定目标，例如符合系统相关和业务相关限制，这些限制可对每个实现而改变。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂且费时的，但是仍然是获益于本公开的本领域的技术人员进行的设计、制作和制造的日常事务。
在介绍本发明的各个实施例的元件时，限定词“一”、 “该”和“所述”预计表示存在元件的一个或多个。术语“包含”、“包括”和“具有”预计包括在内，并且表示可存在与列示元件不同的附加元件。
工业控制系统可包括适合与诸如传感器、泵、阀门等的各种现场装置进行接口的控制器系统。例如，传感器可向控制器系统提供输入，并且控制器系统则可响应输入而得出某些动作，例如起动阀门、驱动泵等等。在某些控制器系统、例如从General Electric Co.(Schenectady，New York)可得到的Mark™ VIe控制器系统中，多个现场装置可在通信上耦合到控制器并且由控制器来控制。实际上，多个控制器可控制多个现场装置，如下面针对图1更详细描述。通信上连接到控制器的装置可包括诸如现场总线基金会装置之类的现场装置，其包括对基金会H1双向通信协议的支持。相应地，装置可在附连到链接装置的各种通信段、例如H1段中与控制器通信连接，以便实现装置的全工厂网络。
各现场装置可包括封装在功能块中的计算机指令或控制逻辑。例如，比例积分微分(PID)功能块可包括适合实现某些过程、如工业过程的闭环控制的PID指令。同样，模拟输入(AI)功能块和模拟输出(AO)功能块可分别用于检索输入数据和提交输出数据。实际上，可以提供能够包括各种计算机指令或控制逻辑的各种类型的功能块，如下面针对图1更详细描述。现场装置则可运行功能块中的计算机指令或控制逻辑。不同类型的告警、例如报警和事件可包含在各功能块中，如下面针对图3更详细描述。因此，现场装置可发出与功能块的执行相关以及与现场装置的诊断状况相关的各种报警和事件。如本文所提到的术语“告警”包括报警和事件。
一般来说，本文所使用的“报警”指的是可包括人类操作人员进行的确认的状况，而“事件”指的是可包括自动确认的状况。报警还可包括诊断报警和过程报警。过程报警一般包括用户可定义的在该状况发生时启用告警通知的状况(例如报警极限)。例如，布尔变量的上升沿转变可由用户在控制环中定义。上升到高于边缘值(例如100)的值则可基于这个过程告警来触发告警通知。诊断报警一般包括可能不是用户定义的预定状况。例如，制造商可包括装置的预定工作温度范围，并且预期温度范围之外的温度值可基于诊断报警来触发告警通知。
在一个实施例中，现场装置以及与各现场装置关联的功能块可在物理上将现场装置附连到工业控制系统之前预先配置。例如，用户、例如控制工程师或调试工程师可选择在控制环中使用的某些功能块(例如例示功能块)，并且通过采用所选功能块对控制环进行编程来预先配置现场装置。当预先配置的现场装置连接到工业控制系统时，现场装置可自动地集成到现有过程和对应控制环中。但是，可视化新连接现场装置的告警信息可能更为困难。例如，控制器可能由一个实体制造，而现场装置可分别由不同的实体制造。
如下面所述，本文所公开的系统和方法实现在现场装置在物理上附连到工业控制系统之后的现场装置的可视告警信息的自动结合和分发。这种“即插即用”方式使告警信息能够从现场装置来收集，并且可视地提供给工业控制系统的任何数量的感兴趣部件、如报警客户端。此外，这种“即插即用”方式在告警装置的结合和分发以及可视化的呈现期间可最小化或者消除人工参与。在一些实施例中，告警客户端可包括按照与现场装置所使用的协议不同的协议进行通信的客户端。例如，现场装置可使用现场总线基金会通信协议，而告警客户端可使用串行数据接口(SDI)通信协议。实际上，本文所公开的系统和过程实现收获来自现场装置的告警信息，其可适合在包括按照各种协议进行通信的告警客户端的各种告警客户端中使用。这样，各种现场装置的可视告警信息可易于向用户提供和呈现。
鉴于前面所述，图1示出工业过程控制系统10的实施例。控制系统10可包括计算机12，计算机12适合运行各种现场装置配置和监测应用，并且提供操作员界面，通过该界面，工程师或技术人员可监测控制系统10的部件。计算机12可以是适合于运行软件应用的任何类型的计算装置，例如膝上型、工作站、平板计算机或者手持便携装置(例如个人数字助理或蜂窝电话)。实际上，计算机12可包括各种硬件和/或操作系统平台的任一个。按照一个实施例，计算机12可包含工业控制软件，例如人机接口(HMI)软件14、制造执行系统(MES)16、分布式控制系统(DCS)18和/或监控和数据获取(SCADA)系统20。例如，计算机12可包含从General Electric Co.(Schenectaday，New York)可得到的ControlST™软件。
此外，计算机12在通信上连接到工厂数据通道22，工作数据通道22适合实现工厂中的所示计算机12与其它计算机12之间的通信。实际上，工业控制系统10可包括通过工厂数据通道22互连的多个计算机12。计算机12可进一步在通信上连接到单元数据通道24，单元数据通道24适合在通信上将计算机12耦合到工业控制器26和27。系统10可包括耦合到工厂数据通道22和/或单元数据通道24的其它计算机。例如，系统10的实施例可包括：计算机28，运行虚拟控制器；计算机30，包含以太网全局数据(EGD)配置服务器、用于过程控制(OPC)数据接入(DA)的对象链接和嵌入服务器、告警服务器或者它们的组合；计算机32，包含通用电气装置系统标准消息(GSM)服务器；计算机34，包含OPC报警和事件(AE)服务器；以及计算机36，包含报警查看器。耦合到工厂数据通道22和/或单元数据通道24的其它计算机可包括包含从General Electric Co.(Schenectady，New York)可得到的Cimplicity™、ControlST™和ToolboxST™的计算机。
系统10可包括任何数量和适当配置的工业控制器26和27。例如，在一些实施例中，系统10可包括一个工业控制器26或者两个(例如26和27)、三个或者更多工业控制器以获得冗余度。工业控制器26和27可实现在使各种工厂设备、例如涡轮机系统38、阀门40和泵42自动化中有用的控制逻辑。实际上，工业控制器26和27可与各种装置进行通信，包括但不限于温度传感器44、流量计、pH传感器、温度传感器、振动传感器、间隙传感器(例如测量旋转部件与固定部件之间的距离)和压力传感器。工业控制器还可与电致动器、开关(例如霍耳开关、电磁开关、继电器开关、限位开关)等进行通信。
各现场装置38、40、42和44可包括相应装置描述(DD)文件，例如所示DD文件39、41、43和45。DD文件39、41、43和45可通过装置描述语言(DDL)、例如国际电工委员会(IEC)61804标准中定义的DDL来编写。在一些实施例中，文件39、41、43和45是权标化二进制文件。也就是说，DD文件39、41、43和45可包括按照在减小DD文件39、41、43和45的大小中有用的权标化二进制格式来格式化的数据。DD文件39、41、43和45各可包括一个或多个功能块47、49、51和55。功能块47、49、51和55可包括由处理器可执行的计算机指令或计算机逻辑。这样，现场装置38、40、42和44可向工业过程控制系统10中的过程的执行贡献控制逻辑和其它计算机指令。
在所示实施例中，涡轮机系统38、阀门40、泵42和温度传感器44通过使用适合在I/O NET 50与H1网络52之间进行接口的链接装置46和48在通信上与自动化控制器26和27相互链接。例如，链接装置46和48可包括从Softing AG(Haar，Germany)可得到的FG-100链接装置。在一些实施例中，诸如链接装置48之类的链接装置可通过交换机54耦合到I/O NET。在这种实施例中，耦合到I/O NET 50的其它部件、例如工业控制器26之一也可耦合到交换机54。相应地，通过I/O NET 50、例如100兆比特(MB)高速以太网(HSE)网络所传送和接收的数据又可由H1网络52、例如31.25千比特/每秒网络来传送和接收。也就是说，链接装置46和48可充当I/O Net 50与H1网络52之间的桥接器。相应地，各种装置可链接到工业控制器26、27以及连接到计算机12。例如，诸如涡轮机系统38、阀门40、泵42和温度传感器44之类的装置可包括工业装置，例如包括对基金会H1双向通信协议的支持的现场总线基金会装置。在这种实施例中，现场总线基金会电源53、例如从Phoenix Contact(Middletown，PA)可得到的Phoenix Contact Fieldbus Power Supply也可耦合到H1网络52，并且可耦合到诸如AC或DC电力之类的电源。电源53可适合向装置38、40、42和44提供电力，以及实现装置38、40、42和44之间的通信。有利地，H1网络52可通过相同布线以最小通信干扰来携带电力和通信信号(例如告警信号)。装置38、40、42和44还可包括对其它通信协议的支持，例如对HART®通信基金会(HCF)协议和Profibus Nutzer Organization e.V.(PNO)协议中包含的那些协议的支持。
链接装置46和48的每个可包括在分割H1网络52中有用的一个或多个段端口56和58。例如，链接装置46可使用段端口56在通信上与装置38和44耦合，而链接装置48可使用段端口58在通信上与装置40和42耦合。通过使用例如段端口56和58将输入/输出分布在装置38、44、40和42之间可实现在保持容错、冗余度和改进通信时间中有用的物理分隔。在一些实施例中，附加装置可耦合到I/O NET 50。例如，在一个实施例中，I/O包60可耦合到I/O NET 50。I/O包60可提供附加传感器和致动器到系统10的附连。
在某些实施例中，装置38、40、42和44可向系统10提供诸如告警之类的数据。这些告警可按照下面描述的实施例来处理。图2示出工业过程控制系统10的实施例的框图，其中更详细示出各种部件。如上所述，系统10可包括在耦合到工厂数据通道22和单元数据通道24的计算机28上运行的报警服务器70。计算机28可包括诸如非易失性存储器和易失性存储器之类的存储器72和处理器74，以便于报警服务器70的执行。报警服务器70可运行用于接收、处理和响应从控制器26和27所接收的报警的报警服务器过程76。诸如控制器26和27之类的多个控制器可设置用于冗余操作。也就是说，如果控制器26变为不起作用，则控制器27可接管并且继续进行操作。
系统10可包括耦合到工厂数据通道22、可运行报警查看器80的附加计算机36。报警查看器80可使用户能够查看由报警服务器70所处理的报警并且与其交互。计算机36各可包括存储器82和处理器84以用于运行报警查看器80。另外，在一些实施例中，报警查看器80可在计算机28或者以上在图1中所述计算机的任一个上运行。此外，报警查看器80可包含在图1所示的HMI 14、MES 16、DCS 18和SCADA 20中。报警服务器70可使用由报警查看器80可解释的任何适当报警数据协议来与报警查看器80进行通信。报警查看器80则可呈现可视告警信息，如下面针对图5-8更详细描述。
如上所述，控制器26和27耦合到单元数据通道24，并且控制器26和27可通过单元数据通道24与报警服务器70进行通信。例如，在一个实施例中，控制器26和报警服务器70可使用SDI报警协议进行通信。控制器26和27各可包括存储器86和处理器88以用于运行控制器26和27的功能。在一个实施例中，控制器26和/或27可运行现场总线过程90和报警过程91。现场总线过程90可用于与现场装置38、40、42和44进行接口，而报警过程91可用于提供适合分发报警信息的集中设施，如针对图3更详细描述。告警和功能块信息可包含在分别与各归档装置38、40、42和44对应的DD文件39、41、43和45中。如上所述，控制器26和27可通过I/O NET 50耦合到I/O包60。在一个实施例中，I/O包60可使用高级数字逻辑(ADL)协议来与控制器26和27进行通信。
又如上所述，控制器26和27可通过I/O NET 50耦合到链接装置46和48。链接装置46和48可通过I/O NET 50与控制器26和27进行通信。链接装置46和48还可耦合到H1网络52，以及一个链接装置46可耦合到装置38和44，而另一个链接装置48可耦合到装置40和42。链接装置46可包括诸如易失性和非易失性存储器之类的存储器92和处理器94，以及链接装置48可包括诸如易失性和非易失性存储器之类的存储器96和处理器98。在一个实施例中，链接装置46和48可使用现场总线基金会协议来与控制器26和27进行通信。
工业控制系统10可使报警和诊断信息能够例如通过HMI 14和报警查看器80从各种装置传递给用户，如下面针对图3更详细描述。例如，包括按照第一格式(例如现场总线基金会协议)的报警和诊断信息的告警可由控制器26来接收，并且按照第二格式(例如SDI协议)转发给报警服务器70。通过根据需要转化告警信息并且通过提供包括可视告警信息的告警信息的公共分发服务，控制器26可实现按照不同协议进行通信的各种装置的有效使用。
图3是示出用于捕获告警信息以及向报警服务器70和报警查看器80以及图2所示的冗余控制器26和27连续提供信息的过程100的实施例的流程图。要理解，在其它实施例中，控制器27可编程用于分布式操作而不是冗余操作。也就是说，各控制器26和27可控制不同装置，以及如果控制器26变为不起作用，则控制器27可不接管控制器26的操作。过程100可实现为诸如控制器26的易失性或非易失性存储器86和控制器27的存储器86之类的非暂时有形计算机可读介质上存储的可执行代码指令。诸如图1和图2所示现场装置38、40、42和44的任一个之类的现场装置首先可采用功能块和告警信息来预先配置(框102)。例如，HMI 14、MES 16、DCS 18和SCADA 20可用于提供一个或多个屏幕以适合预先配置现场装置38，以便提供预期控制逻辑和告警信息行为。在一个实施例中，与现场装置38对应的DD文件39可用于检索诸如告警信息之类的装置配置信息。例如，DD文件39可包括诸如与现场装置38关联的功能块、与各功能块对应的告警以及与装置38对应的告警(例如诊断报警)之类的信息。
装置占位符(例如虚拟装置)则可由预先配置屏幕来呈现并且由用户(例如控制工程师或调试工程师)来选择，以便输入与装置相关的配置信息。从DD文件39所读取的配置信息可包括告警信息，其中可包括未定义告警、下限报警(LO)、上限报警(HI)、临界下限报警(LO LO)、临界上限报警(HI HI)、偏差低报警(DV LO)、偏差高报警(DV HI)、离散报警(DISC)、块报警(BLOCK)、写保护改变报警(WRITE)、静态数据更新事件、与功能块关联的链路更新事件、与块关联的趋势更新事件、忽略比特串更新事件(IGNORE)、积分器复位更新事件(RESET)或者任何其它适当告警参数或其它信息。用户可例如通过指配告警极限值、确认选项(例如告警的自动确认、告警的人工确认)、报警滞后(即，过程值在报警状况清除之前在报警极限之内必须返回的量)、告警密钥(即，分类告警中使用的值)、告警优先级等，来预先配置告警。用户还可预先配置功能块，并且采用与装置关联的功能块来对控制环进行编程。
装置38则可例如通过将装置附连到H1网络52，来附连到工业控制系统10(框104)。在一些实施例中，装置38可从H1网络52中去除，并且随后则重新附连到网络52。例如，如果装置38变为不可操作，则装置38可被去除，并且然后采用具有相同型号和制造商的装置38来更换。在另一个示例中，装置38可通过与铲车的碰撞而无意被去除，并且随后则重新附连到H1网络52。
在一个实施例中，将装置耦合(例如附连或重新附连)到H1网络52可引起装置的自动调试。也就是说，在装置38的预先配置(框102)期间输入的配置数据可自动加载到装置38的存储器中。实际上，“即插即用”过程可采用装置占位符(例如虚拟装置)中详细描述的任何预先配置信息来自动更新装置38。在另一个实施例中，装置38可附连到H1网络52，并且装置则可使用例如调试标签来人工调试。调试标签可包括诸如装置ID、型号、序列号等的信息。一旦经过附连和调试(框104)，装置38这时可在通信上连接到工业控制系统10的所有其它部件。
在所示实施例中，过程100可执行初始告警收集(框106)，以便在装置38首次附连到H1网络52并且调试时从现场装置38检索告警数据。例如，控制器的现场总线过程90可经由链接装置46与现场装置38进行交互以请求告警数据，如下面针对图4更详细描述。初始告警收集(框106)可包括检索与现场装置38关联的所有当前报警和事件。例如，可将诊断告警、例如请求重新校准现场装置38的告警提供给图1和图2所示的控制器26。告警则可按照报警服务器可理解的协议来过渡(例如提供)到报警服务器70(框108)，如下面针对图4更详细描述，并且然后进一步提供给系统10的其它实体(框110)、例如报警查看器80和冗余控制器26。报警查看器80则可以可视地显示告警信息，如下面针对图5-8更详细描述。过渡可包括例如将按照一种协议(例如基金会协议)的报警信息转化为按照不同协议(例如SDI协议)的报警信息。
然后，过程100可监测现场和链接装置的新告警(框112)。在一个实施例中，监测新告警(框112)可包括监听由例如装置38、40、42和44等现场装置以及例如链接装置46和48等链接装置所发出的多播广播。与多播广播有关的所有告警则可随后过渡到报警服务器70(框108)，供后续处理以及递送给感兴趣实体(框110)。通过将告警过渡(例如转化)到报警服务器70可理解的公共协议，本文所述的系统和过程使各种装置能够参与发送和接收告警信息。这样，提供更有效和有弹性的告警系统。
图4是示出图2所示的现场总线过程90与报警过程91之间的信息流程的实施例的信息流程图114。现场总线过程90及其各种部件可实现为例如控制器26的易失性和非易失性存储器86之类的非暂时有形机器可读介质上存储的可执行代码指令。同样，报警过程91及其各种部件可实现为例如控制器26的易失性和非易失性存储器86之类的非暂时有形机器可读介质上存储的可执行代码指令。所示信息流程可适合将告警从现场装置38、40、42和44过渡到报警服务器70和冗余控制器27。也就是说，来自现场装置38、40、42和44的告警可由过程90和91来接收和处理，并且然后按照实体的优选协议来提供给工业控制系统10的任何数量的实体(例如报警服务器70和冗余控制器27)。
在所示实施例中，现场总线过程90和告警过程91用于将告警过渡到报警服务器70和冗余控制器27。具体来说，现场总线过程90可“监听”从现场装置38、40、42和44发出的告警，确认告警，并且将告警信息过渡到报警过程91。然后，报警过程91可按照适当协议(例如SDI)来与报警服务器70进行通信，并且传送现场总线告警信息。通过实现将按照一种协议(例如现场总线协议)所发出的告警信息转化到按照第二协议(例如SDI)的报警服务器70和报警查看器80中，本文所述的系统和过程提供各种告警信息的增强告警兼容性、传输和可视化。
在一个实施例中，诸如现场装置38之类的现场装置可发出事件或报警多播广播116，以便通知系统10关于告警状况(即，事件、报警或者它们的组合)。如图所示，现场总线过程90可接收从I/O Net 50发出的多播广播116。例如，现场装置38可发出事件或报警多播广播116，多播广播116则可由图1和图2所示的链接装置48来传送通过I/O Net 50。在一个实施例中，多播广播116可由监测I/O Net 50 HSE端口的HSE栈118来接收。在现场总线过程90中运行的接收线程120可连续检查由HSE栈118所接收的多播广播116。在由HSE栈118接收多播广播116时，接收线程120可将与多播广播116相关的所有告警信息(例如报警和事件)封装到现场总线基金会(FF)告警过渡122中，并且然后将FF告警过渡122转移到FF告警过渡队列124中。另外，接收线程120可通知报警线程126关于FF告警过渡122的接收和转移。
FF告警过渡可包括多播事件或报警广播116以及与多播广播116相关的所有信息。例如，FF告警过渡122可包括未定义告警、下限报警(LO)、上限报警(HI)、临界下限报警(LO LO)、临界上限报警(HI HI)、偏差低报警(DV LO)、偏差高报警(DV HI)、离散报警(DISC)、块报警(BLOCK)、写保护改变报警(WRITE)、静态数据更新事件、与功能块关联的链路更新事件、与块关联的趋势更新事件、忽略比特串更新事件(IGNORE)、积分器复位更新事件(RESET)以及诸如用户预先配置信息之类的任何其它相关信息。
然后，报警线程126可从队列124来检索FF告警过渡122供进一步传送，例如用于将FF告警过渡122传送给报警过程91以及用于确认多播广播116的接收。例如，报警线程126可通过使用发送线程130来发出FF告警过渡确认128。发送线程130可在HSE栈118中设置FF告警过渡确认128，这则可由发出多播广播116的现场装置38来接收。然后，FF告警过渡确认128的接收的确认132可由装置38发出。实际上，由告警发出装置38对告警过渡确认128的接收可通过发出确认132来确认。确认132可由接收线程120从HSE栈118来检索，并且转发给报警线程126。这样，对报警线程126通知由告警发出装置38对初始FF告警过渡确认128的接收。
接下来，如图4所示，报警线程126则可通过使用FF报警客户端136向报警过程91传送确认的FF告警过渡134。例如，FF报警客户端136可与报警过程91中包含的FF处理程序线程138进行通信，以便递送经确认的FF告警过渡134。然后，FF处理程序线程138可将确认的FF告警过渡134存储在FF告警过渡缓冲器140中。这样，可缓冲多个FF告警过渡134供更有效处理。
在将确认的FF告警过渡134存储在缓冲器140中之后，报警管理器线程142则可从缓冲器140来检索FF告警过渡134，供进一步数据处理和存储。例如，FF告警过渡134中包含的信息可作为FF告警过渡对象146存储在报警数据管理器144中。在某些实施例中，报警数据管理器144可以是多维数据仓库或者任何其它适当数据存储(例如关系数据库、网络数据库、二进制文件或者它们的任何组合)。报警数据管理器144不仅可存储FF告警过渡对象146及相关报警和事件，而且还可存储通过如图1和图2所示的I/O包60所发出的信息。实际上，报警数据管理器144可存储和管理与各种告警系统和协议（包括现场总线基金会、SDI、Profibus和HART系统及协议）关联的告警。
一旦FF告警过渡对象146存储在报警数据管理器144中，报警管理器线程142则可将FF告警过渡对象146传送给系统10的其它实体。例如，传输线程148可将FF告警过渡对象146传送给冗余控制器27。如上所述，一些实施例可包括诸如控制器26和27之类的两个或更多控制器，以便提供容错和冗余度。在某些实施例中，控制器26和27可按照客户端/服务器关系在通信上耦合，如图4所示。这种客户端/服务器关系有利地使运行报警过程91的控制器26(即，服务器控制器)能够作为信息的单个“拥有者”来管理和控制告警信息。然后，服务器控制器26可将告警信息传播给诸如所示冗余控制器27(即，客户端控制器)之类的客户端控制器。如果服务器控制器26变为不起作用，则客户端控制器27之一可接管服务器作用。通过向多个控制器提供告警信息，实现冗余和容错告警操作。
另外，传输线程148可向报警服务器70传送FF告警过渡对象146，供进一步告警处理和分发。报警服务器70可使用不同的通信协议，例如SDI协议。相应地，传输线程148可通过使用报警服务器70所支持的协议来转移FF告警过渡对象146。可支持适合与各种报警服务器70的通信的各种协议。例如，系统10可使用传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)、用户数据报协议(HDP)、超文本传输协议(HTTP)、电气和电子工程师协会(IEEE)802.11(例如IEEE 802.11 a/b/g/n)、Zigbee协议和Z波。然后，报警服务器70可将报警分发给图2所示的报警查看器80。有利地，针对图4所述的信息流程可提供告警可视化，告警可视化可例如在系统10的用户界面中作为图5所示的报警图标来显示。
图5示出作为告警图标150、152、154、156、158、160、162、164和166所提供的可视告警指示的实施例，告警图标150、152、154、156、158、160、162、164和166可用于显示与工业控制系统10中诸如现场装置38、40、42和44、功能块47、49、51和55、链接装置46和48、I/O NET 50、H1网络52、电源53以及I/O包60之类的各种部件相关的告警的指示。各种告警图标150、152、154、156、158、160、162、164和166可在MES 16、DCS 18、SCADA 20、报警查看器80以及HMI 14的图形用户界面中显示，例如下面更详细描述。
在一个实施例中，告警图标150、152、154、156、158、160、162、164和166可如图6所示与现有图标进行组合，以便提供告警的上下文。例如，控制器图标或者任何其它系统10的部件图标可与告警图标150、152、154、156、158、160、162、164和166的任一个进行组合或者重叠，以便表示告警可能与该部件相关。这样，告警可视化可提供通知用户关于告警以及与告警关联的工业控制系统10的部件(例如控制器26和27、现场装置38、40、42和44、功能块47、49、51和55以及链接装置46和48)的更有效机制。在所示实施例中，图标150、152、154、156、158、160、162、164和166可包括三角形，表示警告或告诫，以便引起用户的注意。在其它实施例中，可使用其它形状，例如圆形形状、正方形形状、矩形形状、六边形形状等。图标150、152、154、156、158、160、162、164和166还可包括在将用户的注意力集中到图标150、152、154、156、158、160、162、164和166中有用的背景颜色，例如黄色、红色、蓝色、绿色等。在其它实施例中，还可提供音频告警指示。例如，蜂鸣、语音消息和其它音频信号可用于引起对可视告警指示的注意。
图6是在硬件上下文中显示可视报警信息的图形用户界面的树视图控制172的实施例的屏幕视图170。也就是说，树视图控制172示出系统10中诸如控制器26、链接装置46、链接装置段56、附连到段56的现场装置38和44以及现场装置38的功能块47之类的硬件部件的虚拟表示，如下面更详细描述。在一些实施例中，图6所示的树视图控制172可实现为诸如图1所示计算机12的计算机存储器之类的非暂时有形机器可读介质上存储的可执行代码指令。实际上，树视图控制172可包含在HMI 14、MES 16、DCS 18和SCADA 20的图形用户界面中。另外，屏幕视图170可包含在报警查看器80中。如图所示，树视图控制172可包括部件的分级结构，例如标记为PDOA-22的根节点174以及根节点174的标记为PFFA-21的子节点176。还示出其它节点，例如节点176的标记为PFFA-21_Segment1的子节点178以及节点178的分别标记为Decommissioned Devices、FBK Rock Application (Mike)和FBK Rock Application (Rocky)的三个子节点180、182和184。另外，节点184示为具有功能块子节点186、188、190、192、194、196、198。
节点174、176、178、180、182和184的每个可以是图1所示的工业控制系统10硬件部件的虚拟表示。例如，节点174可表示控制器26，节点176可表示链接装置46，以及节点178可表示链接装置46的段56。此外，节点182和184可表示连接到链接装置46的段56的现场装置44和38。另外，节点186、188、190、192、194、196和198可表示装置38的功能块47。通过提供具有相应系统10的硬件部件的虚拟节点表示的告警图标，可更易于可视化和确认与对应系统10的硬件部件关联的告警。
树视图控制172使用户能够查看与根节点174(例如控制器26)及相关部件(例如现场装置38、40、42和44、功能块47、49、51和55、段56以及链接装置46和48)关联的告警。在某些实施例中，树视图控制172可通过使用图5所示的报警图标150、152、154、156、158、160、162、164和166中的一个或多个来显示可视告警以通知用户关于哪些部件和子部件可具有报警和事件。在一个实施例、例如图6所示的实施例中，如果子部件节点具有告警，则子节点、子节点的父节点、父的任何父节点(即，祖父节点)等、包括根节点174也可显示子部件节点的相应报警图标150、152、154、156、158、160、162、164和166。也就是说，如果子节点具有告警，则链接到该子节点的树中的所有节点（包括根节点）也可显示与子节点的告警对应的报警图标150、152、154、156、158、160、162、164和166中的一个或多个。例如，功能块节点196可包括指示过程报警的激活的报警图标150。相应地，父装置节点184还可包括报警图标150，以便指示子部件(例如节点196)可具有活动告警。进而，链接装置段节点178(即，节点184的父节点)也可包括指示子部件中的告警的报警图标150。此外，链接装置节点176(即，节点178的父节点)也可包括指示子部件中的告警的报警图标166。另外，根控制器节点174也可包括指示子部件中的告警的图标154。通过在树视图172的各级呈现诸如图标150、152、154、156、158、160、162、164和166之类的报警图标，树视图控制可实现具有告警信息的部件的快速有效查看。实际上，可视告警可包含在可例如由HMI 14、MES 16、DCS 18、SCADA 20和报警查看器80来显示的系统10的部件的任何数量的虚拟表示中，例如下面针对图7更详细描述的功能块的虚拟表示。
图7是在软件上下文中显示可视报警信息的图形用户界面的树视图控制202的实施例的屏幕视图200。也就是说，树视图控制202示出诸如软件程序或控制环之类的系统10的软件部件的虚拟表示。在一些实施例中，图7所示的树视图控制202可实现为诸如图1所示计算机12的计算机存储器之类的非暂时有形机器可读介质上存储的可执行代码指令。实际上，树视图控制202可包含在HMI 14、MES 16、DCS 18、SCADA 20和报警查看器80的图形用户界面中。如图所示，树视图控制202可包括软件部件的分级结构，例如标记为Programs的根节点204以及根节点204的标记为Prog1的子节点206。还示出其它节点，例如节点206的标记为Variables的子节点208以及节点208的分别标记为FF1、FF2和Fieldbus的三个子节点210、212、214。另外，节点214示为具有标记为Variables的子节点216以及标记为FF_AO_1的子功能块节点218。
节点204、206、208、210、212、214、216和218的每个可以是图1所示的工业控制系统10软件部件的虚拟表示。例如，节点204可表示系统10的程序或控制环，以及节点206可表示节点204的程序或控制环的子集。节点208可表示与节点206相关的变量。节点210、212和214各可表示节点206的现场总线基金会控制环。节点216可表示由节点214所使用的变量，以及节点218可表示功能块，例如由图6所示的节点196所表示的功能块。通过提供具有系统10的软件部件的虚拟节点表示的告警图标，可更易于可视化和确认与对应软件部件关联的告警。
用户可选择诸如节点214之类的节点，以便可视化某些元件、例如节点214的控制环图220。在所示实施例中，控制环图220包括具有报警图标150的功能块222。功能块222可以是由图6所示的节点218和节点196所表示的功能块的虚拟表示。实际上，可提供系统10的相同硬件或软件部件的一个以上虚拟表示，并且各虚拟表示可包括告警图标。通过在虚拟地表示部件的图形用户界面的任何位置示出告警图标，本文所公开的系统和过程一贯地呈现可视告警信息，而与用户所选的视图无关。也就是说，用户可通过HMI 14、MES 16、DCS 18、SCADA 20和报警查看器80的各个屏幕来查看系统10，并且接收相同的告警信息。另外，可显示系统10的所有当前告警的列表，如下面针对图8更详细描述。
图8是可显示系统10中当前活动的所有告警的图形用户界面的列表控制226的实施例的屏幕视图224。列表控制226可使用户能够对所有告警进行分类和过滤。通过对告警信息进行分类和过滤，用户可更有效地确认告警，分析告警信息，并且响应告警所引起的任何问题。
为了查看当前告警，用户可激活按钮227，这则可指示列表控制226显示与系统10的部件关联的所有告警。告警的进一步显示和分类可通过使用列表控制226的列228、230、232、234、236、238和240中的一个或多个来提供。例如，列228可用于对报警状态进行显示和分类，列230可用于对报警类(例如报警类型)进行显示和分类，列232可用于对发出报警的现场装置进行显示和分类，列234可用于对OPC报警严重性进行显示和分类，列236可用于对报警状态的确认(例如经确认的报警或者未确认的报警)进行显示和分类，列238可用于对报警ID进行显示和分类，以及列240可用于对变量名进行显示和分类。变量名可按照诸如“控制器/现场装置标签/块标签/现场总线参数名称”格式之类的显示格式来显示。通过提供告警分类能力，列表控制226实现所显示告警信息的快速有效组织。
过滤(即，信息的选择性显示)也可由屏幕视图224来提供。例如，过滤器定义按钮242可被提供并且用于创建各种过滤器。过滤器可由包括数学表达式、正则表达式等的计算机指令组成，这些指令使用数据(例如告警信息)的输入集并且按照可编程规则来简化到输入集。例如，可创建仅显示未确认的报警的过滤器。在另一个实施例中，可创建仅显示某类报警的过滤器。在又一个示例中，可创建只显示具有某种OPC严重性的报警的过滤器。通过提供过滤能力，屏幕视图224实现告警数据的更为聚焦的呈现。另外，提供实现查找预期告警信息的搜索能力。例如，搜索按钮244可被激活并且用于根据日期、时间、告警类、告警状态、现场装置、OPC严重性、确认状态、报警ID和变量名来查找特定告警。
还可以可视化历史报警信息。在一个实施例中，提供历史报警按钮246以用于在列表控制226上显示历史报警信息。例如，一天、一周、一月、一年的先前所报告的报警信息可由列表控制226来显示。呈现历史报警信息可通过从告警中得出告警模式，例如通过确定哪些现场装置比其它现场装置更经常或者不太经常具有告警、哪个过程报警比其它过程报警更经常或者不太经常被触发，来实现系统10的分析和优化。相应地，可研究并且解决与这些告警关联的基本问题。
本发明的技术效果包括来自现场装置的告警信息在包括按照各种协议进行通信的告警客户端的各种告警客户端中的视觉呈现。例如，技术效果包括接收告警信息并且将告警信息从第一协议(例如现场总线协议)转化为第二协议(例如SDI)供向用户显示。其它技术效果包括在现场装置物理地附连到工业控制系统时则自动结合和分发现场装置的可视告警信息。这种“即插即用”方式使可视告警信息能够在现场装置物理地附连到工业控制系统时则从现场装置来采集并且提供给控制器和告警客户端，同时使人工参与为最小。
本书面描述使用示例来公开本发明，其中包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求书来限定，并且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果这类其它示例具有与权利要求的文字语言完全相同的结构单元，或者如果它们包括具有与权利要求的文字语言的非实质差异的等效结构单元，则预计它们落入权利要求的范围之内。
部件列表
Figure 2012101749475100002DEST_PATH_IMAGE002

Claims (11)

1. 一种工业过程控制系统(10)，包括：
控制器(26，27)，配置成耦合到现场装置(38，40，432，44)；以及
报警查看器(80)，配置成耦合到所述控制器(26，27)，其中所述报警查看器(80)包括用户界面控制，其中所述控制器(26，27)配置成按照第一协议从所述现场装置(38，40，42，44)接收告警信息，并且按照第二协议将所述告警信息传递给所述报警查看器(80)，以及所述报警查看器(80)配置成经由所述用户界面控制来呈现所述告警信息的第一告警指示。
2. 如权利要求1所述的系统(10)，其中，所述用户界面控制包括树视图控制(172，202)、列表控制(226)或者它们的组合。
3. 如权利要求1所述的系统(10)，其中，所述用户界面控制包括树视图控制(172，202)，其配置成在所述树视图控制的第一级显示所述第一告警指示，并且所述第一级表示所述现场装置(38，40，42，44)的功能块(47，49，51，55)。
4. 如权利要求3所述的系统(10)，其中，所述树视图控制(172，202)配置成在所述树视图控制(172，202)的第二级显示第二告警指示，其中所述第二级表示现场装置(38，40，42，44)，并且所述第二告警指示基于所述第一告警指示。
5. 如权利要求1所述的系统(10)，其中，所述告警信息包括事件、报警或者它们的组合。
6. 如权利要求1所述的系统(10)，其中，所述告警指示包括可视告警指示、音频告警指示或者它们的组合。
7. 如权利要求1所述的系统(10)，其中，所述告警指示包括具有图标(150，152，154，156，158，160，162，164，166)的可视告警指示。
8. 如权利要求1所述的系统(10)，其中，所述第一协议包括基金会现场总线协议、HART协议或者它们的组合。
9. 如权利要求1所述的系统(10)，其中，所述第二协议包括串行数据接口(SDI)协议、传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)、用户数据报协议(UDP)、超文本传输协议(HTTP)、电气和电子工程师协会(IEEE)802.11协议、Zigbee协议、Z波或者它们的组合。
10. 如权利要求1所述的系统(10)，包括具有所述报警查看器(80)的人机接口(HMI)系统(14)、制造执行系统(MES)(16)、分布式控制系统(DCS)(18)、监控和数据获取(SCADA)系统(20)或者它们的组合。
11. 如权利要求1所述的系统(10)，包括告警服务器(70)，其中所述控制器(26，27)配置成耦合到所述告警服务器(70)，并且所述告警服务器(70)配置成耦合到所述报警查看器(80)。
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